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国内外下肢康复机器人研究现状

时间:2021-02-10 10:07来源:毕业论文
国外下肢康复机器人研究现状目前,在下肢康复机器人的研究这方面,欧美国家以及日韩起步较早,代表了该领域的最高水平,并已取得了可观的成果,且逐步实现商业化,成为一种新

国外下肢康复机器人研究现状目前,在下肢康复机器人的研究这方面,欧美国家以及日韩起步较早,代表了该领域的最高水平,并已取得了可观的成果,且逐步实现商业化,成为一种新兴产业 。以下为几种典型的下肢康复机器人。63224

(1)Lokomat 康复机器人

Lokomat 康复机器人是由瑞士苏黎士联邦工业大学设计制造,主要在腿部康复机构和步态分析取得一定的成果。如图 1.1 所示,Lokomat Lokomat 能够测量使用者的活动能力,依据使用者的需要,做出步态模式和导引力的调整,从而适应每条腿的康复训练。Lokomat 具有完备的监测反馈系统,能够提供实时的运动反馈,以激励使用者的康复训练积极性。使用时,它协使用者在跑台上进行步行运动,同时将运动功能治疗、患者情况评估以及反馈系统有机结合。除此之外,为了满足不同身高、体重的使用者的需求,Lokomat 的各关节都可以进行调整。 。

Lokomat 康复机器人

图1.1 Lokomat 康复机器人

(2)MontionMaker康复机器人

    MontionMaker康复机器人是由瑞士的 Swortec公司开发的,是一款经典的下肢康复机器人。该机器人具有两个巨大的外骨骼式机械臂,机械臂采用平面四连杆曲柄滑块机构,实现下肢的模拟运动,并具有表面肌电信号提取和电刺激功能,同时可根据使用者的具体情况,采用相应的训练模式进行康复训练 。

 MontionMaker康复机器人

(3)BLEEX 康复机器人

 BLEEX康复机器人是由美国加州大学伯克利分校机器人和人体工程实验室于2004年开发研制,是一仿生外骨骼,能够使人轻松背重物上楼或长距离搬运重物。该外骨骼由金属支撑腿、背包式外尺支撑架和液压驱动装置组成,采用了人体腿部仿生结构,每条支撑腿有 7 个自由度,踝关节有 3 个自由度,膝关节有 1 个自由度,髋部有 3 个自由度。同时,外骨骼上安装了40 多个传感器和驱动器,共同构成了一个局部反馈网络,向控制器提供当前的负荷信息,以供使用者作出及时调整。BLEEX 机器人的主干部分是不锈钢制成的机械腿,操作者的臀部处装有动力源,提供行走所需的动力。整个机械腿上装有相应的控制设备,机械腿一旦安装在操作者的腿上,即与人体构成一个协调完美的整体。BLEEX 机器人能够承受外部负载在崎岖的路面远距离行走,此功能可以用于军队,提高部队的运输强度和行军速度 。

BLEEX 机器人

(4)西江大学的下肢外骨骼康复机器人

韩国西江大学所设计的下肢外骨骼康复机器人其目的在于,帮助行动不便和体弱的老年人,提高他们的运动能力。如图1.4 所示,该下肢外骨骼机器人主要由手推车和外骨骼骨架组成,减轻操作者的负担同时保证操作者行走时身体的平衡,电源和控制器都放置于手推车中。此外,控制系统通过大小腿处囊内气体压力的变化,获得类似肌电信号的肌纤维膨胀信号,获取腿部肌肉的运动状态。同时在人体腿部自由摆动时,通过电位式角度传感器测量关节角度,获取实时变化信号,触发驱动器动作 。

 西江大学的下肢外骨骼康复机器人

(5)日本walking assistance apparatus康复机器人

walking assistance apparatus康复机器人由日本芝普科技大学的研究小组于2010 年研制,其目的在于帮助老年人及有下肢障碍的患者行走。如图1.5 所示,该机器人同样采用了仿生的外骨骼,但其它助行机器人不同,此机器人采用空间平行连杆机构,由电机带动同步带,实现双腿髋、膝关节在其平面内的旋转运动。骨盆机构及小腿连杆均使用柔性连接,从而实现踝关节的内旋、外旋运动及髋关节的外展、内收,利于完成转弯等自然步态的行走动作。对于机器人的控制系统,则利用陀螺仪和超声波传感器获取斜坡的角度及台阶的高度信息,从而实现斜坡及台阶上的行走。除此,机器人下肢外骨骼采用 PID 控制方式,用于实现关节角度控制,从而帮助下肢肌力弱的患者完成自主行走。而且机器人系统增加了悬吊式减重机构,其安装于可移动支架上,与下肢外骨骼协调运动,解决了偏瘫等下肢不能负重患者进行康复训练 。 国内外下肢康复机器人研究现状:http://www.lwfree.com/yanjiu/lunwen_69642.html

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